烧成制度及外加纳米金属单质对钧瓷釉层呈色及微观结构的影响

摘要

钧窑瓷器釉色丰富多彩,凭借其古朴的造型、精湛的工艺、复杂的配釉、“入窑一色,出窑万彩”的神奇窑变,图形色彩变化无穷,被誉为中国“五大名瓷”之首,是河南省禹州市神厘镇独有的国宝瓷器。为了研究各种因素对钧瓷呈色的影响,我们一方面改进了传统的烧制工艺,利用具有程序升温的电炉来烧制钧瓷,另一方面利用具有还原性的纳米单质铜,研究了外加纳米金属对钧瓷窑变釉色的影响。主要研究内容包括：
　　 ⑴温度是钧瓷烧制过程中的关键因素之一,不同的烧制温度,不同的升温速率以及不同的降温方式,都会影响钧瓷釉层的表面微观结构。利用X-射线粉末衍射、扫描电子显微镜及X-射线能谱仪等现代化测试手段,研究釉层内析晶及微观结构的变化。研究表明:当烧制温度低于1250℃时,钧瓷釉层中会留有大量气泡,形成表面气泡缺陷;当烧制温度超过1300℃时,釉层内的气泡可以完全逸出釉层表面;更高的烧制温度可以使氯化钠晶体先析出并形成晶核,从而改变二氧化硅晶体生长取向,在釉层内形成雪花状晶体。
　　 ⑵通过实验,我们发现:烧制钧瓷时的气氛,对釉层中分相小液滴的尺寸有影响。同样有分相现象,在还原性气氛条件下烧制的钧瓷,釉层分相小液滴尺寸明显比氧化气氛条件下得到的分相小液滴尺寸小,不同尺寸的分相小液滴对入射光有不同的散射效果。利用能谱分析以及扫描电子显微镜,分析了烧制气氛对分相小液滴的影响以及由此产生的钧瓷颜色的变化。研究表明:分相釉的呈色机理符合Rayleigh散射及Mie散射规律,控制分相小液滴尺寸及分布状态是获得分相色釉的关键。而改变烧制气氛可以改变分相小液滴的尺寸。即还原气氛下,分相小液滴尺寸小于100 nm时,釉层以Rayleigh散射为主,釉色呈蓝色;而氧化气氛下,分相小液滴尺寸大于入射光波长,以Mie散射为主,釉色呈乳白色;我们通过合理控制分相小液滴尺寸及分布状态,利用Rayleigh散射和Mie散射还获得了红色钧釉。
　　 ⑶在钧瓷釉层中引入纳米级水溶性铜单质,经过同样烧制工艺煅烧后,钧瓷外观呈色和釉层微观结构都会发生明显变化,利用单质铜的还原性,在全氧化气氛下得到了表面光洁的天青色钧瓷。通过X-射线粉末衍射、扫描电子显微镜及X-射线能谱仪等检测手段,我们系统研究了铜元素的加入对钧瓷釉层显微结构及呈色的影响。结果表明:外加纳米铜单质的钧瓷烧制后,釉层由月白色变为天青色,同时釉层中氯化钠晶体含量增加,二氧化硅晶体明显减少,釉层玻璃化;另外,铜元素可以在高温阶段与坯体及釉层中产生的二氧化碳、氧气、水蒸气等发生化合反应,减少气泡缺陷的产生。